集中值維模式下的智慧機房動環(huán)系統(tǒng)研究與設計

劉升偉，趙長超，牟振龍

（中國人民解放軍31401部隊，濟南 250001）

1 智慧機房設計目標

智慧機房動環(huán)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)分布式機房集中動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)基礎上，一是增加機房環(huán)境自動調控能力，在動力環(huán)境出現(xiàn)問題時，能夠自動快速啟動調整程序，開啟或關閉空調、油機等動環(huán)設備，確保機房環(huán)境合格、動力穩(wěn)定可靠；二是增加動力環(huán)境設備的預檢維護能力，將發(fā)電機啟動維護、蓄電池放電維護和內阻測試等預檢維護作業(yè)，交由系統(tǒng)自動執(zhí)行。三是改變值勤監(jiān)控內容。在集中監(jiān)控端，值勤人員的主要職責是制訂動環(huán)系統(tǒng)運行策略、查看動環(huán)系統(tǒng)實時運行和調控作業(yè)報告、查看動環(huán)調控設備告警等。

2 實現(xiàn)的主要功能

2.1 溫濕度環(huán)境自動調節(jié)

系統(tǒng)實時監(jiān)控機房溫、濕度變化，當達到設置的閾值時，在系統(tǒng)自動控制下，啟動高精密空調等調整設備，對溫、濕度進行調整，當指標合格后，關閉相應設備。當機房內個別設備過熱時，可以根據(jù)溫度過高點在機房內的方位，選擇最近的空調，提高調整效能，盡可能避免由于局部過熱給通信設備帶來運行隱患。

2.2 發(fā)電機自動應急啟動

當機房出現(xiàn)市電停電等故障時，自動轉入蓄電池組供電，同時系統(tǒng)迅速發(fā)出指令，啟動應急柴油發(fā)電機，在發(fā)電機運行穩(wěn)定、各指標達到供電要求后，切換至發(fā)電機供電。在檢測到市電恢復穩(wěn)定后（如設定在市電恢復20分鐘后），關閉發(fā)電機，轉入正常供電。

2.3 發(fā)電機自啟動維護

作為應急供電裝備，柴油發(fā)電機的日常維護十分重要。在長期未使用情況下，一般要求每周進行一次啟動維護，并且無負載運行20分鐘以上，以起到疏通油路、潤滑設備、啟動電池充電的作用。和蓄電池組放電維護一樣，系統(tǒng)根據(jù)集中值維中心制訂的策略，到達啟動維護時間時，先檢測到發(fā)動機本周是否進行了應急啟動，如果已經(jīng)進行了啟動并持續(xù)供電超過20分鐘，就不再進行此次維護，否則，按計劃對發(fā)電機進行啟動維護，檢測啟動后頻率、電壓指標，運行20分鐘后自動關閉。

3 系統(tǒng)架構設計

集中值維模式下的智慧機房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，主要有感知層、調節(jié)維護層、遠程集中控制層、數(shù)據(jù)中心和決策維護層組成。感知層由無線網(wǎng)關和各種傳感器組成，完成溫度、濕度、空調水壓、水浸、煙感、電壓、電流、電池表面溫度、門禁、發(fā)電機油量等信息的實時采集，A/D 變換等，并定時將采集到的信息通過無線網(wǎng)關，發(fā)送到遠程控制主機。

調節(jié)維護層由高精密空調控制模塊、發(fā)電機控制模塊、蓄電池組測試維護模塊等組成。在空調、發(fā)電機、蓄電池組等相關設備上安裝智能控制節(jié)點。各節(jié)點根據(jù)設備廠家提供的控制開發(fā)接口進行嵌入式開發(fā)，由無線收發(fā)模塊、處理模塊、繼電器等部件組成，主要任務是接收上級調控指令，進行指令轉換，控制設備進行各種調控操作。

遠程集中控制層包括遠程控制主機及相應的應用軟件，安裝在遠程機房內，負責實時收集感知層數(shù)據(jù)，上報數(shù)據(jù)維護中心，并按照集中決策維護層下發(fā)的策略，對機房內溫濕度、電源等情況變化作出實時反應，向調節(jié)維護設備發(fā)出調節(jié)命令，確保機房內動力環(huán)境合格。同時，依據(jù)集中決策層下發(fā)的策略，通知調節(jié)維護層開展相應的預檢維護作業(yè)。

數(shù)據(jù)中心可以部署在遠程機房，也可以部署在云端，主要負責存儲各遠程機房內傳感器的檢測數(shù)據(jù)、調節(jié)作業(yè)情況和預檢維護情況。

集中決策維護層部署在集中值維中心，由集中決策維護服務器和監(jiān)控終端組成，負責監(jiān)視各遠程機房動環(huán)系統(tǒng)運行情況、制定維護策略、評估運行風險、顯示各機房動環(huán)設備告警等。

4 主要技術選型

4.1 傳感器網(wǎng)絡和無線網(wǎng)關

各種傳感器和智能控制節(jié)點均選用ZigBee 無線傳感器，ZigBee 建立在IEEE802.15.4標準上，工作在2.4G和868/968MHz，傳輸速率為250kbps，室內復雜條件下傳輸距離為二十米以上，具有近距離、低功耗、低速率、高可靠性、組網(wǎng)能力強的特點。在機房內安裝時，無需布線，每年更換一次5號電池即可保證能量供應。無線網(wǎng)關選用具有接入驗證功能的工業(yè)級ZigBee 以太網(wǎng)網(wǎng)關設備，確保在機房內障礙物較多、電磁條件復雜等條件下的通信效果。當油機房距離較遠，或受機房屏蔽影響，不能直接接入ZigBee 無線網(wǎng)絡時，可采用ZigBee 節(jié)點接力或現(xiàn)場布設網(wǎng)線等方式解決。

4.2 數(shù)據(jù)維護中心

數(shù)據(jù)維護中心采用SQLServer、Oracle 等傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各遠程機房和集中決策服務器對數(shù)據(jù)的快速存取，并為日后對動環(huán)系統(tǒng)運行情況進行相關性分析、數(shù)據(jù)挖掘研究奠定基礎。

4.3 集中決策維護層

集中決策維護層包括集中決策維護服務器和集中值維終端，采用B/S 架構，維護人員通過瀏覽器即可訪問。與傳統(tǒng)分布式機房集中動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)不同的是，經(jīng)過驗證的值勤人員登錄后，不再集中顯示各機房動環(huán)系統(tǒng)溫濕度、蓄電池電壓、電流等具體數(shù)據(jù)，而是重點顯示各遠程機房動環(huán)系統(tǒng)運行情況，完成的調控作業(yè)、預檢維護作業(yè)情況等，并實時顯示各機房動環(huán)系統(tǒng)隱患告警（比如蓄電池內阻變化超出范圍、發(fā)電機油量不足等）。

5 結束語

本文從動環(huán)系統(tǒng)專業(yè)值勤人員的角度出發(fā)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術和市場上廣泛存在的智能控制設備，提出了一種集中值維模式下的智慧機房動環(huán)系統(tǒng)設計方案，解決了傳統(tǒng)動環(huán)監(jiān)控只“監(jiān)”不“控”的問題，使得機房動環(huán)系統(tǒng)不僅具有精確的感官，也具有了敏捷的大腦和靈活的四肢，實現(xiàn)了機房動環(huán)維護的實時監(jiān)測、即時調節(jié)、科學維護。系統(tǒng)將維護人員從日常繁重的調整維護作業(yè)中解放出來，專注于整體運行決策，減少了值勤人員工作量，提高了值勤維護能力。方案簡單可行，適合開發(fā)實踐。